史上最全单链表的增删改查反转等操作汇总以及5种排序算法(C语言)

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1.准备工作

首先包含头文件，定义链表结构体，产生随即链表的范围，定义全局头尾节点。

#include 
#include 
#include 
#define MAX 10
/*定义链表*/
typedef struct Node 
{
    int data;
    struct Node *next;  
}Node;
/*定义全局头尾节点*/
Node *head = NULL;
Node *end = NULL;

2.创建链表

/*根据传入的参数添加链表节点*/
int CreatList(int a)
{
    /*定义临时结构体并分配空间*/
    Node *temp = (Node *)malloc(sizeof(Node));
    if (temp ==NULL)
    {
        printf("malloc error!");
        return -1;
    }
    else
	{
		/*给数据类型赋值*/
		temp->data = a;
		temp->next = NULL;
		/*如果链表长度为0*/
		if (head == NULL)
		{
			head = temp; 
			end = temp;    
		}
		else
		{
			end->next = temp;
			end = temp;
		}
    }  
}

3.打印链表

/*打印链表*/
void PrintList(Node *temp)
{
    if(temp == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
    }
    while (temp)
    {
       printf("%d",temp->data);
       temp = temp->next;
	   if(temp)
	   printf("->");
    }
    printf("\r\n");
}

4.在元素后面插入元素

向链表中增添元素，根据添加位置不同，可分为以下 3 种情况：
1.插入到链表的头部（头节点之后），作为首元节点；
2.插入到链表中间的某个位置；
3.插入到链表的最末端，作为链表中最后一个数据元素；

虽然新元素的插入位置不固定，但是链表插入元素的思想是固定的，只需做以下两步操作，即可将新元素插入到指定的位置：
a.将新结点的 next 指针指向插入位置后的结点；
b.将插入位置前结点的 next 指针指向插入结点；

例如，我们在链表 {1,2,3,4} 的基础上分别实现在头部、中间部位、尾部插入新元素 5，其实现过程如图 所示：

/*根据传入的数，在其后面增加元素*/
int InsertListEnd(int index,int a)
{
    if (head == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
        return 0;
    }
	if (FindList(index)->next == FindList(a))
		return 0;
	else
	{
	/*找到传入值的位置并保存*/
		Node *temp = FindList(index);
		/*分配空间存放新的传入的值*/
		Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
		pt->data = a;
		/*是否是最后一个元素*/
		if (temp == end)
		{
			//尾巴的下一个指向新插入的节点
			end->next = temp;
			//新的尾巴
			end = temp;
		}
		else
		{
			// 先连后面 （先将要插入的节点指针指向原来找到节点的下一个）
			pt->next = temp->next;
			//后连前面
			temp->next = pt;
			printf("The list after insert %d is \r\n",a);
			PrintList(head);
		}
	}

}

5.在元素前面增加元素

/*根据传入的数，在其前面增加元素*/
int InsertListHead(int index,int a)
{
    if (head == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
        return 0;
    }
	/*要插入的位置就在原位*/
	if (FindList(index)->next == FindList(a))
		return 0;
	else
	{
	/*找到传入值的位置并保存*/
		Node *temp = FindList(index);
		/*分配空间存放新的传入的值*/
		Node *pt = (Node *)malloc(sizeof(Node));
		pt->data = a;
		/*是否是第一个元素*/
		if (temp == head)
		{
			//尾巴的下一个指向新插入的节点
			pt->next = head;
			//新的头
			head = pt;
		}
		else
		{
			/*寻找到要插入位置的前驱节点*/
			Node *pre = FindPreNode(temp);
			pre->next = pt;
			pt->next = temp;
			printf("The list after insert %d is \r\n",a);
			PrintList(head);
		}
	}

}

6.删除链表元素，要注意删除链表尾还是链表头

从链表中删除指定数据元素时，实则就是将存有该数据元素的节点从链表中摘除，但作为一名合格的程序员，要对存储空间负责，对不再利用的存储空间要及时释放。因此，从链表中删除数据元素需要进行以下 2 步操作：
1.将结点从链表中摘下来;
2.手动释放掉结点，回收被结点占用的存储空间;

其中，从链表上摘除某节点的实现非常简单，只需找到该节点的直接前驱节点 temp，执行一行程序：

temp->next=temp->next->next;

例如，从存有 {1,2,3,4} 的链表中删除元素 3，则此代码的执行效果如图 2 所示：

/*删除链表头*/
void DeleteListHead()
{ //记住旧头
	Node *temp = head;
	//链表检测
	if (NULL == head)
	{
		printf("Empty list!\n");
		return;
	}

	head = head->next; //头的第二个节点变成新的头
	free(temp);
}
/*尾删除————删*/
void DeleteListTail()
{
	if (NULL == end)
	{
		printf("链表为空，无需删除\n");
		return;
	}
	//链表不为空
	//链表有一个节点
	if (head == end)
	{
		free(head);
		head = NULL;
		end = NULL;
	}
	else
	{
		//找到尾巴前一个节点
		Node *temp = head;
		while (temp->next != end)
		{
			temp = temp->next;
		}
		//找到了，删尾巴
		//释放尾巴
		free(end);
		//尾巴迁移
		end = temp;
		//尾巴指针为NULL
		end->next = NULL;
	}
}
/*删除链表任意元素*/
void DeleteList(int a)
{
   //链表判断 是不是没有东西
	if (NULL == head)
	{
		printf("Empty list!\n");
		return;
	}
	//链表有东西，找这个节点
	 Node *temp = FindList(a);
	if (NULL == temp)
	{
		printf("%d not find\r\n",a);
		return;
	}
	//找到了,且只有一个节点
	if (head == end)
	{
		free(head);
		head = NULL;
		end = NULL;
        printf("The list after delete %d is empty!\r\n",a);
       
	}
	else if (head->next == end) //有两个节点
	{
		//看是删除头还是删除尾
		if (end == temp)
		{
			DeleteListTail();
            printf("The list after delete %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
		}
		else if (temp == head)
		{
			DeleteListHead();
            printf("The list after delete %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
		}
	}
	else //多个节点
	{
		//看是删除头还是删除尾
		if (end == temp)
			DeleteListTail();
		else if (temp == head)
			DeleteListHead();
		else //删除中间某个节点
		{	//找要删除temp前一个，遍历
			Node *pt = head;
			while (pt->next != temp)
			{
				pt = pt->next;
			}
			//找到了
			//让前一个直接连接后一个 跳过指定的即可
			pt->next = temp->next;
			free(temp);
            printf("The list after delete %d is \r\n",a);
            PrintList(head);
		}
	}
    
}

7.根据传入的数值查询链表

/*根据传入的数值，查询链表*/
Node *FindList(int a)
{
    Node *temp = head;
    if(head == NULL)
    {
        printf("Empty List！\r\n");
        return NULL;
    }
  
    else
    {
       while (temp)
       {
           if (temp->data == a)
           {
                printf("%d find!\r\n",a);
                return temp;
           }
           temp = temp->next;
       }
            printf("%d not find!\r\n",a);
            return 0;

        
    }
    
}

8.修改链表元素

/*修改链表元素,element为要修改的元素，modify为修改后的值*/
void ModifyList(Node *phead,int element,int modify)
{
	Node *temp = phead;
	while((temp!= NULL))
	{
		
		if(temp->data == element)
		{
			temp->data	= modify;
			
		}	
		temp = temp->next;
	}
}

9.求链表长度

/*求链表长度并返回*/
int LengthList(Node *temp)
{
    int length = 0;
    while (temp)
    {
        length++;
        temp = temp->next;
    }
    return length;
    
}

10.前驱，后继节点的查找

Node *FindPreNode(Node *p)
{
	Node *temp = head;
	/*寻找p的前驱节点*/

	if(p == head)
	{
		printf("%d is head node\r\n",p->data);
		return NULL;
	}
	else
	{
		while((temp->next != p) && (temp !=NULL))
		{
			
			temp = temp->next;

		}
		return temp;		
	}

}
Node *FindNextNode(Node *p)
{
	Node *temp = head;
	/*寻找p的后继节点*/
	while(temp &&(temp != p))
	{
		temp = temp->next;

	}
	/*先不判断是否为尾节点，尾节点NULL也可以赋值*/
	temp = temp->next;
	return temp;
	 
}

11.倒置链表

/*方法一：倒置链表*/
Node *InvertList(Node *phead)
{
        if(phead == NULL || phead->next == NULL)
		{
                return phead;
        }
		else
		{
                Node *p = phead;
                Node *q = NULL;
                Node *r = NULL;
                while(p != NULL)
				{
						/*保存下一个节点*/
                        q = p->next;
						/*让该节点指向上一个节点*/
                        p->next = r;
						/*上一个节点走到当前节点*/
                        r = p;
						/*当前节点走到下一个节点*/
                        p = q;
                }
				head = r;
                return head;
        }
}
/*方法二：倒置链表*/
 Node *ReverseList(Node *phead)
    {
		/*创建一个新链*/
		/*两个指针，一个指向新的链表，一个指向单个断开的节点元素。连接起来*/
        Node *ptmp = NULL;
        Node *tmp = NULL;
		/*处理链表为空*/
        if(NULL == phead)
		{
                printf("link is empty\n");
                return NULL;
        }else
		{
				/*将旧链上的结点链到新链上*/
                while(phead != NULL)
				{
                        tmp = phead;
                        phead = phead->next;
						/*连接到上一次存下来的连表上。第一次时，ptmp为空，整个链表赋值给tmp后只剩下第一个元素*/
                        tmp->next = ptmp;
						/*新的链表赋值给ptmp*/
                        ptmp = tmp;
                }
        }
		head = ptmp;
        return ptmp;
}

12.判断链表是否有环

/*判断链表有环*/
int Is_Circular(Node *phead)
{
        if(phead == NULL || phead->next == NULL){
                return 0;       
        }
		/*快慢指针，当二者相等时，一定有环*/
        Node *p1 = phead;
        Node *p2 = phead;
        while(p1 != NULL && p2 != NULL){
                p2 = p2->next; 
                if(p1 == p2)
                        return 1;
                p2 = p2->next;
                p1 = p1->next;
        }
        return 0;
}

测试函数

int main ()
{
    int i = 0;  
    /*设置获得随机数的种子（固定代码，没有这句，随机数是固定不变的）测试可以不加*/
	srand((int)time(0)); 
    for (i =5;i>0;i--)
	CreatList(rand()%MAX);
	// CreatList(i);
	printf("新创建的的链表为:");
	PrintList(head);
	InsertListHead(4,10);
	printf("在4前插入10后的链表为:");
	PrintList(head);
	InsertListEnd(4,10);
	printf("在4后插入10后的链表为:");
	PrintList(head);
	DeleteList(0);
	printf("删除0后的链表为:");
	PrintList(head);
	Node *p = FindList(7);
	Node *q = FindList(4);
	ModifyList(head,1,15);
	printf("修改1为15后的链表为:");
	PrintList(head);
	ReverseList(head);
	printf("反转后的链表为:");
	PrintList(head);
	printf("链表长度为:%d",LengthList(head));
    return 0;
}

测试截图

关于排序算法的讲解将在下节单链表的5种排序算法介绍。

以上代码均为测试后的代码。如有错误和不妥的地方，欢迎指出。